Reaktionsformler

Senast uppdaterad söndag, 24 juli 2011 13:07

För att förstå och kunna förmedla vilka kemiska reaktioner som sker måste man kunna läsa, skriva, och räkna med reaktionsformer. Du kommer att stöta på många reaktionsformler i både kemi A och B.

Informationen på denna sida är avsedd för "Kemi A".

 

Reaktionsformel?

En reaktionsformel är som namnet antyder en formel för en reaktion. En reaktionsformel kan se ut på detta sätt:

\normalsize \text CH_4(g) + 2O_2(g) \longrightarrow  2H_2O + CO_2(g)

Detta är reaktionen då metan brinner med hjälp av syre.

Allt som står till vänster om "\normalsize \longrightarrow" kallas för för reaktanter.

Allt som står till höger om "\normalsize \longrightarrow" kallas för för produkter.

Efter varje ämne står det vilken aggregationsform ämnet är i:

(g) står för gasfas

(l) står för flytande

(s) står för fast fas

(aq) står för att ämnet i fråga är löst i vatten.

 

Att balansera en reaktionsformel

Om vi upprepar föregående reaktionsformel och kollar på de värden som är inblandade:

\normalsize \text CH_4(g) + 2O_2(g) \longrightarrow  2H_2O + CO_2(g)

De siffror som finns framför ett ämne kallas för en koefficient. Den används för att balansera en reaktionsformel. En reaktionsformel är balanserad först när det finns lika många av varje ämne på varje sida om reaktionspilen. Om det står: 2O2 (g) så betyder detta att vi har 4 syreatomer på vänster sida. Om vi sedan kollar på höger sida ser vi att: 2H2O (g) innehåller 2 syreatomer. CO2 (g) innehåller också två syreatomer. Vi har lika många syre på varje sida. Samma kontroll kan göras med de andra ämnena för att konstatera att reaktionen verkligen är balanserad.

 

Massbalans

Ett vanligt sätt att kontrollera om reaktionsformeln stämmer är att räkna ihop alla atomer i VL (vänster led) och de i HL (höger led) och se om de är lika många.

\normalsize \text CH_4(g) + 2 O_2(g) \longrightarrow  2H_2O + CO_2(g)

VL HL
C 1 1
H 4 4
O 4 4

 

VL och HL har lika många atomer, och därför har reaktionen massbalans.

 

Exempel

En obalanserad reaktionsformel ser ut på detta sätt:

\normalsize \text H_2(g) + O_2(g) \not \longrightarrow  H_2O(g)

Pilen med ett streck över indikerar att detta är en obalanserad reaktionsformel. För att balansera denna ska vi nu ta och justera koefficienterna.

Vi skriver en tabell över hur många av varje atomslag som finns på respektive sida av pilen.

VL HL
O 2 1
H 2 2

Om vi kollar på antalet väteatomer ser vi att det finns två på varje sida. Dessa behöver vi inte justera än. Om vi kollar på syreatomer finns det två på vänstersidan, och en på högersidan. På grund av att H2O innehåller bara ett syre, så tar vi och lägger till i koefficienten för den:

\normalsize \text H_2(g) + O_2(g) \not \longrightarrow  2H_2O (g)

Uppdatera tabellen.

VL HL
O 2 2
H 2 4

Vi ser att antalet syre stämmer, men antalet väten stämmer inte efter vår justering.

Det finns nu två väten på vänster sida, och 4 på den högra. Detta justerar vi enkelt genom att ändra vätgasens koefficient till 2:

\normalsize \text 2H_2(g) + O_2(g) \not \longrightarrow  2H_2O(g)

 

VL HL
O 2 2
H 4 4

Efter en sista kontroll kan vi konstatera att det finns lika många av varje atomslag på båda sidorna av vår reaktionspil. Vi tar bort strecket som indikerar en obalanserad formel:

\normalsize \text 2H_2(g) + O_2(g) \longrightarrow  2H_2O(g)

Att balansera mer avancerade formler kan ta en hel del tid, men man lär sig att det viktigaste är att justera de ämnen som förekommer få gånger i reaktionen först.

 

Massbalans är dock inte det enda som behövs för att reaktionen ska vara balanserad.

 

Laddningsbalans

Vi behöver även balansera antalet laddningar innan en reaktionsformel är korrekt. Om laddningen är olika på de två sidorna av reaktionspilen så har elektroner fösvunnit eller tillförts från okänd källa, och då är reakttionsformeln inte balanserad.

Den vanligaste orsaken till att man inte har laddningsbalans är att det är en redoxreaktion man försöker balansera, alltså en reaktion där elektroner flyttar sig från ett ämne till ett annat. Läs mer om hur man balanserar redoxreaktioner i artikeln "Redoxreaktion" under elektrokemin.

 

Exempel

Balansera reaktionsformeln:

\normalsize \text Ag^+ + Zn \not \longrightarrow  Zn^{2+} + Ag

Vi börjar med att skriva upp tabell över massbalansen.

VL HL
Ag 1 1
Zn 1 1

Vi kan se att reaktionen har massbalans, och kan därmed luras att tro att reaktionen är balanserad. Men icke! Reaktionen saknar laddningsbalans. Vi kan lägga till en extra rad i vår tabell över massbalans för att inkludera även laddningsbalans.

VL HL
Ag 1 1
Zn 1 1
Laddning +1 +2

Vi behöver med andra ord se till att laddningen ökar på vänster sida innan reaktionen är balanserad. Detta kan vi göra genom att sätta koefficienten 2 på silverjonen i VL och silvret i HL eftersom detta är det enda ämne som bidrar till positiv laddning i VL.

\normalsize \text 2Ag^+ + Zn \not \longrightarrow  Zn^{2+} + 2Ag

Vi kollar med den uppdaterade tabellen.

VL HL
Ag 2 2
Zn 1 1
Laddning +2 +2

Nu har vi både massbalans och laddningsbalans. Vi kan härmed förklara reaktionsformeln balanserad.

\normalsize \text 2Ag^+ + Zn \longrightarrow  Zn^{2+} + 2Ag

 

För att enklast möjligt balansera en reaktionsformel så följer du denna procedur:

1. Se till att alla typer av atomer finns på båda sidor av reaktionspilen. Om det finns ett atomslag på ena sidan om reaktionspilen men inte på den andra så går reaktionen inte att balansera som den är i nuläget.

2. Skriv en tabell med hur många av de olika atomslagen som finns på varje sida om reaktionspilen. Detta hjälper dig att avgöra vad som behöver ändras.

3. Om reaktionsformeln inte är balanserad i sitt startläge, balansera de stora ämnena först. De mindre ämnena kan lätt korrigeras senare. Grundämnen balanseras alltid sist.

4. Uppdatera tabellen över atomslag, och upprepa steg 3 tills du har lika många ämnen på båda sidorna av reaktionspilen. Detta betyder att du har nått massbalans.

5. Kontrollera laddningsbalans.

6. Om du kan dela alla koefficienter i din reaktionsformel med ett heltal över 1 och få ut heltal, gör detta för att få ned koefficienterna till den enklaste balanserade formeln.